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    CCUS黑科技不斷,最火“碳捕手”這次盯上了海洋

    2023/10/13 15:44:50   36氪      人氣:2369

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    在CCUS(碳捕集、利用及封存)領域,技術創新正不斷突破想象力邊界。

    從上游碳捕集環節來看,傳統CCUS技術在煙氣排放端捕捉碳,時下話題度攀升的新一代技術則是從空氣中直接捕捉二氧化碳。最近又有一項碳捕集技術研究取得新進展,這次,科學家和創業者將“碳捕手”伸向了海洋。

    今年9月初,匹茲堡大學的研究人員發布了一項可以直接從海洋中捕碳的新技術。他們使用碳酸鈉或氫氧化鈉作為溶劑,制成一種“膠囊”,用來去除海水中的二氧化碳,并將其儲存在膠囊中。

    這些膠囊就像極小的魚子醬珠,內部含有碳酸鈉液體。當“小珠子”批量聚集在一起,與海水的接觸面積增加,海水流經時可以快速吸收二氧化碳。當蒸汽加熱到100至120攝氏度,用過的膠囊可以恢復性能,實現可再生循環利用。

    海洋是一塊巨大的吸碳海綿。海洋面積占地球總面積的約70%,可以吸收海水上方空氣中的二氧化碳——隨著大氣中的碳濃度上升,二氧化碳會溶解到海水中。這是由于二氧化碳會自然地從較高濃度點流向較低濃度點,就像打開一罐啤酒或碳酸飲料,開蓋自然放置一段時間后,液體中的“汽”會慢慢消失,二氧化碳揮發到了空氣中。

    由此衍生的新捕集技術,被稱作“直接海洋捕集”(Direct Ocean Capture,DOC)。簡單來說,DOC是基于海洋從大氣中吸收二氧化碳的自然能力,具體的捕碳邏輯分兩步走:先捕集海水中的二氧化碳,“騰出”空間來讓海水釋放更多捕碳能力,再去捕集海面上方空氣中的二氧化碳,循環往復。

    整個過程中,海洋就像一個除碳的“中介平臺”。與“直接空氣碳捕集”(Direct Air Capture,DAC)相對照,DOC被科研界稱為“間接空氣捕集”,存在多種細分的技術路線。

    在碳捕集環節,海洋除碳技術的潛力正在被看好——有數據顯示,DOC未來能夠從海洋中提取十億噸的碳。目前,已有初創公司在進行DOC應用嘗試,例如加州理工學院成立的碳清除公司Captura。它在去年贏得了由馬斯克資助的XPrize除碳大賽,并且一直在加利福尼亞州的紐波特海灘進行小規模碳捕集系統測試。


    碳去除公司Captura的DOC工廠效果圖。圖源:Captura公司

    Captura的海洋碳捕集系統是利用專有的電滲析技術從海水中提取二氧化碳,將其封存或重新用于生產其他低碳材料或產品。整個捕集流程就像一個大型的海水淡化廠,僅使用可再生電力和海水作為原料。

    被脫碳的水在經過特殊處理后,再釋放回海洋。這種脫碳水位于海洋頂層,繼續與大氣反應,吸收同等體量的二氧化碳。

    海洋這塊巨大的“碳海綿”,每年吸收了地球上約30%的碳排放,海水中的碳濃度是大氣的150倍。二氧化碳濃度直接影響著捕集成本和效率,濃度越高,捕集更高效,成本更低。新一代的空氣捕集技術目前仍面臨高耗能、高成本等現實瓶頸,相比之下,從海水中提取二氧化碳更具優勢。

    “DOC有一個巨大的先天優勢:海洋是一個巨大的天然吸收器,我們既不需要制造接觸空氣的機器,也不需要化學吸收劑,整個捕集過程中也沒有副產品需要處理?!盋aptura公司負責人說,“除了海水過濾費用之外,最大的成本是用于抽水和電滲析的能耗,但仍比現有的空氣捕獲技術成本低得多?!?/span>

    除了捕集效率高、成本低,DOC不需要占用土地,并且更容易將二氧化碳就地進行深?;蚝5追獯?。減碳之外,DOC還有其他環境效益。

    海洋中的二氧化碳濃度過高會加劇海水酸化,威脅珊瑚礁和貝類的生存。今年初,麻省理工學院研究團隊成功測試出一套包括兩個腔室的海洋碳捕集系統。海水流經第一個腔室時,與內部活性電極進行反應提取出二氧化碳,隨后進入第二個腔室進行堿化處理——這套流程下來,減碳的同時還可解決部分海洋地區存在的海水酸化問題,維護生態平衡。

    不過,DOC目前尚在早期階段。新技術能否真正走出實驗室,實現大規模落地應用,還需要更多研究和驗證。

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